控制系统设计可按以下步骤进行：
(1)列写设计大纲设计大纲是设计过程的指导性文件，应在充分调查研究的基础上列写，其内容应包括：①明确被控对象的特点及要求；②限定控制系统的工作条件及环境，确定安全保护措施及等级；③设定控制方案的特殊要求；④确立技术经济指标；⑤规定试验项目；⑥制定验收方式、验收项目及指标。 
(2)建立被控对象的数学模型 把被控对象的控制特性用数学表达式加以描述，作为控制方案选择及控制器设计的依据。这是控制系统设计的最重要一步，将在下面详细讨论。
(3)控制方案选择在上述工作的基础上，进一步确定系统的控制方式，选择观测点、被测量及传感器，选择控制点和执行元件，确定控制算法及控制器结构，选择主控计算机。
(4)控制系统性能分析方案确定之后，不应急于进行具体设计，而应先根据系统的初步结构及参数，进行系统性能分析，其主要内容有：①依据组成方式，建立整个控制系统的数学模型；②分析系统稳定性；③计算典型试验信号作用下系统的动态过渡过程；④根据上述分析结果，针对不满足要求的项目修改系统方案。应尽量采用计算机对系统进行仿真分析，以提高分析速度和精度，优化选择方案及参数。 
上述几个步骤一般称为基本设计，主要确定控制系统方案。为实现一个真实的控制系统，还要进行下面的工程设计。
(5)控制系统的详细设计 主要内容包括系统中的控制装置、被控对象、执行机构、检测与反馈装置等机械和电气系统的硬、软件设计以及各种接口的选择和设计。详细设计过程中，除了要保证系统的主要功能和性能外，还要对系统的安全性、可靠性及环境适应性等给以足够的重视。
(6)拟定现场调试大纲 调试大纲是现场调试的指导性技术文件，应在设计阶段就拟定出来，主要内容应包括调试方法、调试设备、调试环境等。
(7)整理并编写技术文件 主要技术文件应包括设计图样、机械零件和电子元器件明细表、系统操作程序及说明书、维修及故障诊断说明书以及使用说明书等，这些文件有些需整理存档，有些要与系统一起提供给用户。
经过上述七个步骤，便完成了一次设计循环。在系统制造出来之后，通过实际测试和运行，还会不断发现问题，还应不断地对原设计进行修改和完善。从这个意义上讲，控制系统设计是一个不断循环完善的过程。
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